Виды компрессоров для ЛОС, их взаимозаменяемость. Компрессор для очистных сооружений

Содержание статьи

Главное по теме

Аэрация сточных вод - насыщение жидкости кислородом, дающим жизнь бактериям, которые перерабатывают токсины, органические вещества, образуя ил. Потоки пузырьков создаются диффузорами, устанавливаемыми на дне очистного водоема.

Требуются большие объемы сжатого воздуха при непрерывном режиме работы оборудования, обеспечить который могут - воздуходувки для аэрации.

Требования к оборудованию

Компрессоры для очистных сооружений подбираются исходя из следующих условий:

1. Первое, на что следует обратить внимание выбирая компрессор, это глубина водоема. Каждые 10 м столба жидкости создают давление 1 бар. Соответственно, воздуходувка для очистных сооружений, должна создавать рабочее давление достаточное для закачивания воздуха на уровень дна. Как правило, глубина очистных сооружений не превышает 7 метров (0,7 бар - 70 кПа), таким образом, для аэрации подходят большинство моделей центробежных и ВРМТ воздуходувок выпускаемых ООО «Термомеханика».
2. Производительность, которая рассчитывается исходя из размера водоема, количества и характеристик диффузоров. Объем требуемого воздуха, может быть от 100 до 50 тысяч кубов в час.
3. «чистота». Воздух не должен содержать примеси смазывающих охлаждающих жидкостей, которые отрицательно скажутся на жизнедеятельности бактерий.
4. Простота и надежность. Компрессору низкого давления предстоит работать в безостановочном режиме. Для аэрации воды, подходят машины с прямым приводом от вала двигателя, без редукторов и клиноременных передач. Центробежные воздуходувки завода Тремомеханика, имеют ресурс более 100 тысяч часов непрерывной работы.
5. Малошумность. Все большее распространение получают небольшие очистные сооружения, обслуживающие поселки частных домовладений, коммерческие предприятия. Близость к жилью, исключает использование оборудования, превышающего санитарные нормы по уровню шума. Акустические показатели вихревых и центробежных нагнетателей Термомеханика, лежат в диапазоне 50-75дБ, что полностью соответствует требованиям СанПиН.
6. Экономичность. Энергопотребление напрямую зависит от КПД и мощности двигателя нагнетателя. Воздуходувки роторные для аэрации имеют более высокий коэффициент полезного действия, однако, «прожорливые» вихревые, обладают преимуществом по шумности, надежности и чистоте закачиваемого воздуха

Для того, что бы не переплачивать за электроэнергию, нужен точный расчет достаточного количества воздуха в единицу времени, зная которое, выбирается воздуходувка определенной производительности.

Использование систем автоматического контроля, также позволяет уменьшить время работы двигателя, а соответственно и счета за электричество.

Как выбрать

Что бы купить оптимальный тип и модель воздуходувки, минимизировать затраты на аэрацию сточных вод, позвоните в отдел продаж завода Термомеханика, либо закажите обратный звонок в удобное время.

Сервисный инженер выполнит предварительные расчеты расхода воздуха, предложит оборудование наиболее подходящее к конкретной ситуации.

Цены на продукцию озвучиваются по запросу клиента, после согласования модели воздуходувки, либо технического задания на проектирование установки.

В России очистные сооружения являются одними из основных потребителей электроэнергии, большая часть уходит на питание турбовоздуходувок. Обычно для подачи воздуха на очистку бытовых, ливневых и промышленных стоков используют многоступенчатые турбокомпрессоры. Но практика показывает, что более выгодно устанавливать легкоуправляемые промышленные воздуходувки, которые экономят до 50% электроэнергии, а их покупка окупается за 3 года.

Такая экономия обеспечивается благодаря тому, что регулируемые турбокомпрессоры подают воздух в тех объёмах, который необходим для биологической очистки стоков в зависимости от сезонных перепадов температуры. При этом КПД такого оборудования составляет более 80%. Отметим, что на обслуживание и ремонт турбовоздуходувок уходит не более 1% в год от общей стоимости агрегатов.

Отличительная особенность промышленных воздуходувок – наличие регулируемых направляющих аппаратов на всасывании и нагнетании. Диапазон регулировки по воздуху является максимальным (от 45 до 100%), а КПД при этом уменьшается всего на 3-4%. Существует воздуходувное оборудование с поворотно-лопастными механизмами, которые позволяют регулировать количество подаваемых воздушных масс в аэротенки, благодаря чему можно настраивать степень аэрации.

Управляемые промышленные воздуходувки имеют такие технические характеристики:

• производительность – от 1000 до 120000 м3/ч;
• диапазон регулировки – от 45 до 100%;
• мощность – от 34 до 3300 кВт;
• КПД – от 88 до 92%.

Виды воздуходувок

Существуют различные виды промышленных воздуходувок, которые установлены на крупных очистных станциях и промышленных предприятиях. Рассмотрим каждый вид в отдельности.

Ротационные воздуходувки

Такие воздуходувки используют безмасляный способ сжатия и подачи воздуха. Принцип работы такого оборудования следующий: два трёхзубчатых (трёхполосных) ротора, которые расположены параллельно мотору, вращаются в корпусе в разные стороны, выполняя функцию поршня. Так, бесконтактный ход роторов не требует смазки.

Роторные воздуходувки

Это оборудование относится к агрегатам вертикального протока воздуха. В состав воздуходувок входит нагнетательный элемент с трёхзубчатыми роторами с ременной передачей, шумовые и всасывающие глушители, предохранительные клапаны, обратные заслонки компенсатора, два манометра или индикатор засорения фильтров. Качающаяся рама мотора автоматически натягивает ремни, что обеспечивает эффективную работу привода без специального обслуживающего персонала.

Центробежные

По принципу работы данное оборудование относится к динамически радиальным компрессорам. Давление и сжатие воздуха создаётся благодаря работе ступеней импеллеров, ускоряющих среду, а затем замедляющих её высокоэффективными диффузорами с большим радиусом, при этом на выходе создаётся определённый перепад давления.

Воздуходувки или компрессора низкого давления широко используются в химической, металлургической, пищевой и добывающей промышленности а также в аэрации сточных вод, производстве строительных материалов и на железной дороге.
Компания «Спецстроймашина» производит воздуходувки серии ВР (воздуходувки роторные), на базе нагнетателей лучших мировых производителей, таких, как компании Tuthill
Vacuum & Blower Systems (США); Dresser Roots (CША, Англия), Aerzener Maschinenfabrik GmbH (Германия). Все используемые нагнетатели имеют сертификат ISO 9001. Воздуходувки серии ВР производства компании «Спецстроймашина» имеют высокий КПД, надежны и безотказны в работе на протяжении длительного срока эксплуатации.

При работе с Заказчиком инженеры нашей компании тщательно и скрупулезно изучают и анализируют полученную техническую информацию и предлагают оборудование высокого качество по оптимальной цене.

Применение качественных импортных нагнетателей с низкими шумовыми характеристиками позволяют использовать воздуходувки серии ВР непосредственно в производственных помещениях. Для дополнительной защиты от воздействия шумового излучения компания «Спецстроймашина» производит и поставляет в комплекте с воздуходувками серии ВР, шумозащитные кожухи двух модификащий ШК ССМ и ШК «Стрибог» ССМ с интегрированным шкафом управления воздуходувкой ШУВ ССМ.

Шумкожух ШК ССМ спроектирован таким образом, чтобы открытие минимального числа панелей позволяло обеспечить наилучшее обслуживание узлов и механизмов воздуходувки.

Конструкция воздуходувок ВР позволяет осуществлять легкий и беспрепятственный доступ к основным узлам, подлежащим периодической замене или обслуживанию: ремням, заливным пробкам нагнетателя, коммутационной коробки электродвигателя, съемной крышки воздушного фильтра и т. д.

Воздуходувки серии ВР оснащены виброопорами. Существует возможность простого и быстрого монтажа виброопор на бетонный фундамент производственного помещения.

Для автоматизации работы оборудования компания Спецстроймашина производит различные шкафы управления воздуходувками ШУВ ЗТ ССМ (звезда-треугольник), ШУВ ПлП ССМ (шкаф управления воздуходувкой с плавным пуском), ШУВ ЧП ССМ (шкаф управления воздуходувкой с частотным приводом) и др. используя для этого комплектующие таких известных мировых производителей как Siemens, Danfos, Mitsubishi и др.

Усилиями конструкторов компании «Спецстроймашина» удалось спроектировать воздуходувки серии ВР, гармонично сочетающие в себе качество, компактность и возможностью установки приводных электродвигателей разных фирм на одну базу.

Массо-габаритные характеристики воздуходувок серии ВР соизмеримы с зарубежными аналогами. При установке воздуходувок серии ВР экономяться значительные производственные площади и повышается удобство технического обслуживания оборудования.

В случае отсутствия у Заказчика помещений для установки оборудования компания «Спецстроймашина» изготавливает и устанавливает воздуходувки в блок контейнеры типа «Север» с различной степенью автоматизации а так же проводит сервисные и пуско-налодочные работы.

Воздуходувки производства компании «Спецстроймашина» проходят строгий контроль качества и обязательную сертификацию, что позволяет нашей продукции конкурировать со многими мировыми производителями компрессоров низкого давления, таких как GE Roots , Vienybe, LUTOS, Robuschi, Kaeser Compressors, Hibon, Atlas Copco, Aerzener.

В настоящее время наше коммунальное хозяйство испытывает определенные трудности. Приходят в упадок коммуникации, ухудшается качество очистки промышленных и бытовых стоков. Поэтому достаточно часто требуется реконструкция и модернизация очистных сооружений и хозяйственных коммуникаций на базе новых технологий.

При реконструкции существующих очистных сооружений основным условием является оптимизация капитальных затрат, достижение эффективной работы всех технологических участков и снижение затрат на эксплуатацию. Одним из способов повысить эффективность предприятий является применение энергосберегающих технологий и высококачественного оборудования.

Не секрет, что основные эксплуатационные затраты на очистных сооружениях это затраты на электроэнергию, львиную долю которых составляют затраты на аэрацию.

Для достижения максимальной эффективности и снижения затрат на электроэнергию, связанных с процессами аэрации необходимо грамотно подойти к выбору .

В связи с тем, что на очистные сооружения стоки поступают неравномерно необходимо уменьшать или увеличивать подачу воздуха для аэрации в зависимости от концентрации растворенного в нем кислорода. Для минимизации затрат на электроэнергию, необходимую для работы воздуходувок для очистных сооружений , необходимо регулировать производительность воздуходувных агрегатов в зависимости от потребности в кислороде. Воздуходувная станция должна иметь достаточно широкий диапазон регулирования и подавать в систему необходимое количество воздуха с минимальными затратами на электроэнергию, тем самым экономя не малые средства на оплату дорогостоящей электроэнергии. Этого можно достичь путем грамотного подбора воздуходувок KAESER .

Ряд очистных сооружений имеют усреднительные бассейны, обеспечивающие равномерную подачу сточных вод для последующей очистки, и казалось бы, в этом случае нет необходимости в регулировании подачи воздуха на аэрацию, но существует множество других факторов, которые влияют на подачу необходимого количества воздуха. Основным фактором, влияющим на изменение подачи воздуха, является температура.

Плотность воздуха и концентрация растворенного в нем кислорода существенно зависят от температуры. Учет этого, а именно, настройка изменения подачи воздуха на аэрацию по температуре окружающей среды является мощным потенциалом экономии электроэнергии.

Грамотный подбор воздуходувок для очистных сооружений является залогом будущей экономии предприятия, высокоэффективного производства за счет существенного снижения эксплуатационных затрат. Конфигурация воздуходувной станции напрямую зависит от условий эксплуатации. При подборе воздуходувок для очистных сооружений необходимо учитывать все: влажность воздуха, высоту над уровнем моря в месте установки воздуходувки, температуру окружающего и всасываемого воздуха, потери давления в воздушной сети.

Учесть все эти факторы и правильно подобрать воздуходувку помогает специальное программное обеспечение.

Воздуходувки для очистных сооружений KAESER имеют отличную от других воздуходувок конструкцию, позволяющую устанавливать их вплотную друг к другу (обслуживание осуществляется с фронтальной стороны агрегата), благодаря этому агрегатам требуется существенно меньше площади для установки.

Более того воздуходувки для очистных сооружений могут быть изготовлены в исполнении для эксплуатации вне помещения и размещаться непосредственно на улице, вблизи аэротенка. Таким образом нет необходимости в строительстве или реконструкции помещения для размещения воздуходувной станции, а так же последующих затрат связанных с эксплуатацией помещения.

Установка воздуходувок для аэрации на улице , непосредственно около аэротенка позволяет избежать затрат не только на строительство помещений для размещения агрегатов, но и существенно уменьшает длину пневмомагистрали. В этом случае воздуходувки для аэрации работают еще более эффективней, так как практически отсутствуют потери давления на магистрали и для подачи необходимого количества воздуха требуется меньше приводной мощности.

Применяя системный подход к подбору воздуходувок для очистных сооружений , учитывая все факторы, влияющие на процесс подачи воздуха можно достичь желаемого результата, существенно снизить эксплуатационные затраты и повысить энергоэффективность объекта.

Регулирование подачи воздуха в аэротеках на очистных сооружениях – это возможность эффективно экономить электрическую энергию.

Объектом управления является технологический процесс очистки сточных вод с использованием бактерий, содержащихся в активном иле. Сточные воды подаются в секции аэротек, где находится активный ил с бактериями. Для активации бактерий и перемешивания иловой смеси в секции подается воздух от турбовоздуходувок. Контроль за содержанием растворенного кислорода в аэротеках производится лабораторным анализом, на основании которого осуществляется регулирование подачи воздуха в аэротеки системой запорной арматуры в ручном режиме.

Данная система является сложной с точки зрения требований к алгоритмам управления по причине влияния большого числа факторов:

Количество подаваемого кислорода;

Неоднозначности поведения биологической системы активного ила;

Температуры окружающей среды;

Степени концентрации в сточной воде загрязняющих веществ и других сооружениях.

В общем, описание подобных систем не укладывается в традиционные модели теории автоматического регулирования из-за факторов, учет влияния которых прогнозировать почти невозможно. Например, плотность воздуха и сжимаемость воздуха существенно зависят от температуры, а поэтому и контуры регулирования подачи воздуха необходимо перестраивать в зависимости от условий окружающей среды.

Непрерывный контроль концентрации растворенного кислорода в аэротеках – залог качественной очистки и снижения расхода электроэнергии на воздуходувках. Имевшееся оборудование на предприятии (турбовоздуходувки ТВ-175) и метод лабораторного измерения концентрации растворенного кислорода морально устарели и создают проблему высокой нестабильности и перерасхода электрической энергии

На сегодняшний день наиболее совершенным является автоматический регулятор в комплексе с аэроционным нагнетателем для биологической обработки стоков и системой непрерывного измерения кислорода. Регулирование производительности таких установок осуществляется по средствам диффузорного направляющего аппарата с регулируемыми лопатками или входного направляющего аппарата с предварительной закруткой потока, а возможна также комбинация двух названных систем. Система непрерывного измерения кислорода, включающая в себя первичный преобразователь с датчиком, погружающимся в воду, а также вторичного преобразователя, использующего современную технологию микропроцессорной обработки сигнала, формирует сигнал в соответствие с концентрацией растворенного кислорода, который поступает в установку по нагнетанию воздуха и далее автоматически происходит изменение количества воздуха, поступающего в аэротеки.

В соответствие с методикой расчета удельного расхода воздуха на объем поступающих стоков, определено количество воздуха, подаваемого в аэротеки – 18030 м 3 /ч.

Произведем расчет удельного расхода воздуха на объем поступающих стоков 28000 м 3 /сут.

Удельный расход воздуха

где: q 0 – удельный расход кислорода воздуха, на 1мг снятой БПК- полной.

Для полной очистки БПК20 принимается 1,1.

К 1 – коэффициент, учитывающий тип аэротека, принимаем 2,0 для первой очереди, 1,95 – второй очереди;

К 2 – коэффициент зависящий от глубины погружения аэратора:

2,08 = первая очередь;

2,92 – вторая очередь

К т - коэффициент, учитывающий температуру сточных вод

К т = 1+0,02·(T w -20), где: T w средняя температура воды за летний период;

К 3 – коэффициент качества воды, принимается для городских сточных вод 0,85.

С а – растворимость кислорода воздуха в воде, мг/л;

Таблицам растворенности кислорода воздуха в воде Lex – БПК 20 очищенной сточной воде с учетом снижения БПК при первичном отстаивании. Данные по БПК 20получены из информации о качественном составе нормативно-очищенных сточных вод, испытательной лабораторией КЖУП «Уником»: БПК пол.пост. 53,9 мг/л, БПКпол.очищ. 5,1 мг/л.

К т = 1+0,02 · (22,1-20)=1,042

С а = 1+· С т, где: Н – глубина погружения аэраторов, м;

С т – растворимость кислорода в воде. (Принимаем по таблице 27, Василенко. Водоотведение. Курсовое проектирование).

Саl = 1+· 8,83 = 10,12

q airl = 1,1· = 18,75

q airll = 1,1· = 12,16

Суточный расход воздуха по удельному расходу,определим по формуле:

Q = q air + q ср.сут. , м 3 /сут,

где: q air -удельный расход воздуха;

q ср.сут - среднесуточный расход сточных вод, поступающих на очистку, м 3 /сут (28000 м 3 /сут).

Q I = 18,75·14000 = 262500 м 3 /сут

Q II = 12,16 · 14000 = 170240 м 3 /сут

Определим часовой расход воздуха

Q 4 I = =10938 м 3 /ч

Q 4 II = =7093 м 3 /ч

Общий расход равен

О р = Q 4 I + Q 4 II = 10938 + 7093 = 18031 м 3 /ч

Таким образом, необходимое количество воздуха, подаваемое на аэротеки составит 18031 м 3 /ч.

В настоящий момент установлено следующее нагнетательное оборудование:

1. турбовоздуходувка ТВ-175 производительностью 10000 м 3 /ч – 2 шт.

2. турбовоздуходувка ТВ-80 производительностью 6000 м 3 /ч – 2 шт.

3. турбовоздуходувка ТВ-80 производительностью 4000 м 3 /ч – 2 шт.

Для получения расчетного удельного расхода воздуха необходимо включать минимум две воздуходувки: одну воздуходувку ТВ-175 с установленной электрической мощностью 250 кВт и одну воздуходувку ТВ-80 с установленной электрической мощностью 160 кВт при номинальной нагрузке.

Учитывая физический и моральный износ нагнетательного оборудования, работающего с 1983 года, предлагается установить одноступенчатый центробежный компрессор с многолопастным открытым рабочим колесом турбинного типа в комплексе с системой регулирования подачи воздуха при помощи линейных сервомоторов с ниже перечисленными требованиями и показателями технологического оборудования:

Исходные данные

Для обеспечения подачи воздуха в количестве 12000 м 3 /ч необходимо включать две воздуходувки ТВ-80 суммарной мощностью 320 кВт.

Установленная электрическая мощность действующего технологического оборудования – 320 кВт - при 12000 м 3 /ч

Установленная электрическая мощность нового технологического оборудования – 315 кВт - при 16000 м 3 /ч, а при 12000 м 3 /ч - 249 кВт.

Определяем годовую экономию электрической энергии при установке новогооборудования:

Э э = (320 - 249) ·0,75 · 24 · 365 · 10 -3 = 466 тыс.кВт·ч или 130,5 т у.т

Стоимость сэкономленного топлива при цене 1 т у.т.=210$ (по данным департамента по энергоэффективности):

С = 130,5 · 210 = 27405 $ = 232942,5 тыс. р.

Срок окупаемости мероприятия:

где К – капиталовложения в мероприятие, 2000000 тыс. р.;

C – экономия от внедрения мероприятия, тыс. р.;

Т = == 8,6 года.

Примечание: Уточнение всех сумм капиталовложений по внедрению предложенных мероприятий и сроков окупаемости производится после разработки проектно сметной документации